7 analisis de tormentas

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Presentación 9: ANALISIS DE TORMENTAS HIDROLOGIA

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Presentación 9:ANALISIS DE TORMENTASHIDROLOGIA

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1) Concepto: Una o más lluvias ocurridas en un determinado período de tiempo. Una tormenta puede durar desde unos pocos minutos hasta varias horas y aun días , puede abarcar extensiones de terrenos muy variables.

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2) Importancia:• El análisis de tormentas, esta relacionado con los cálculos , al diseño de

obras de ingeniería hidráulica;• Estudio de drenaje• Determinación de caudales máximos, o que deben encausarse, para

impedir las inundaciones.• Determinación de la luz de un puente.• Conservación de suelos.• Calculo del diámetro de las alcantarillas.

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Se define tormenta el conjunto de lluvias que obedecen a una misma perturbación meteorológica y de características bien definidas. Una tormenta puede durar desde unos pocos minutos hasta varias horas y aun días y puede abarcar desde una zona pequeña hasta una extensa región.De las tormentas interesa conocer las curvas intensidad - duración -frecuencia.

Intensidad.- Se mide en mm/h. y su valor varía durante la tormenta.Duración.- Se mide en minutos o en horas. Es el tiempo transcurrido entre el comienzo y el fin de la tormenta.Período de duración.- Es un concepto importante. Es un período de tiempo dentro de la duración de la tormenta. Se escogen períodos de duración tipos. Por ejemplo: 10 m., 30 m., 60 m., 120 m., 240 m. Lo que se busca, como veremos, son las intensidades máximas para estos períodos de duración.Frecuencia.- Aclararemos este concepto mediante un ejemplo. Una tormenta de frecuencia 1/15 significa que es probable que se presente, co mo término medio, una vez cada 15 años. Los 15 años vienen a constituir el tiempo de retorno o período de retorno de dicha tormenta.El análisis de tormentas tiene por objeto obtener aseveraciones como la de este otro ejemplo, más completo. "En el lugar tal, es probable que se presente una tormenta de intensidad máxima 48 mm/h., para un período de duración de 20 minutos, cada 15 años en promedio".

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Pluviógrafos:- Instrumento registrador de lámina de precipitación.- Permite analizar, en pluviogramas, variación de intensidad de precipitación.

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Análisis de Tormentas• Del análisis de bandas pluviográficas se

determina variación de intensidad de precipitación e intensidad máxima (mm/h).

• Para ello se construye tabla con datos de: hora, intervalo de tiempo, tiempo acumulado, lámina parcial y acumulada, intensidad.

• Gráfico de intensidad de Precipitación vs Tiempo: hietograma de precipitación.

• Por lo general, son de forma acampanada.

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Proceso para un Análisis de Tormenta1.- Hora, se anota las horas en que cambia la intensidad, se reconoce por el cambio de la pendiente, de la línea que se marca la precipitación.2.- Intervalo de tiempo: es el intervalo de tiempo entre las horas de la columna (1).3.- Tiempo Acumulado: Es la suma sucesiva de los tiempos parciales de la columna (2)4.- Lluvia Parcial: es la lluvia caída en cada intervalo de tiempo5.- Lluvia acumulada: es la suma de las lluvias parciales de la columna (4)6.- Intensidad: es la altura de precipitación referida a una hora de duración, para cada intervalo de tiempo. Su calculo se realiza mediante una regla de tres simple obteniéndose:Columna (4) x 60 / Columna (2)

Dibujar el hietograma, ploteando las columnas (3) vs (6).El hietograma permite apreciar mas objetivamente como varia la intensidad durante la tormenta.Dibujar la curva masa de la precipitación, esto se consigue ploteando las columnas (3) vs (5).

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Análisis de Tormentas

Análisis de tormentas

Hora Intervalo de Tiempo acum. Lluvia parcial Lluvia acum. Intensidadtiempo (min) (min) (mm) (mm) (mm/h)

11:00 - - - - -

12:00 60 60 0.5 0.5 0.5

12:50 50 110 8.5 9.0 10.2

2:00 70 180 10 19.0 8.57

2:40 40 220 4.5 23.5 6.75

4:20 100 320 0 23.5 0.00

6:05 105 425 5.9 29.4 3.37

7:20 75 500 3 32.4 2.40

8:50 90 590 0.8 33.2 0.53

9:30 40 630 1.2 34.4 1.80

10:00 30 660 2.4 36.8 4.80

12:45 165 825 2.6 39.4 0.95

2:45 120 945 1.6 41.0 0.80

4:30 105 1050 0.8 41.8 0.46

7:45 195 1245 3 44.8 0.92

9:50 125 1370 0.2 45.0 0.10

1 2 3 4 5 6

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Hietograma

El hietograma permite apreciar mas objetivamente como varia la intensidad durante la tormenta (columnas 3 y 6)La curva de masa de precipitaciones , (graficando las columnas 3 y 5)

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Análisis de frecuencias de intensidades máximas (mm/h)

• Analizar todas las tormentas caídas en el lugar, siguiendo el proceso ya indicado, es decir para cada tormenta hallar la intensidad máxima, para diferentes duraciones.

• Tabular los resultados en orden cronológico, tomando la intensidad mayor de cada año para cada período de duración (10, 30, 60, 120, 240 min), en una tabla similar a la anterior

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Análisis de frecuencias de intensidades máximas (mm/h)

• Ordenar en forma decreciente e independiente del tiempo, los valores de las intensidades máximas correspondientes a cada uno de los periodos de duración. Para cada valor, calcular su periodo utilizando la fórmula de Weibull: T = (n+1)/m. (T= Periodo de retorno; m=Numero de Orden; n=Numero total de observaciones, en este caso numero de años)

• Para cada frecuencia (o tiempo de retorno) se construye curva IDF (Intensidad – Duración – Periodo).

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Análisis de frecuencias de intensidades máximas (mm/h)

• Con intensidades de precipitación diferentes tormentas, se obtiene intensidad máxima para periodos de duración de 10’, 30’, 60’, 120’.

• Se ordenan datos anteriores en forma decreciente.• Se asigna valores de frecuencia con fórmula de

Weibull: F = m/(n+1). (F= Frecuencia; m=Numero de Orden; n=Numero total de observaciones, en este caso numero de años)

• Para cada frecuencia (o tiempo de retorno) se construye curva IDF.

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No. Orden Frecuencia Tiempo de Retornom F = m/(n+1) T = 1/F 10 30 60 1201 0.032 31 106 50 31 182 0.065 15.500 105 49 28 183 0.097 10.333 95 41 28 174 0.129 7.750 95 41 27 165 0.161 6.200 95 40 25 166 0.194 5.167 95 40 22 147 0.226 4.429 93 40 21 148 0.258 3.875 92 40 21 139 0.290 3.444 89 38 21 1310 0.323 3.100 86 38 21 1311 0.355 2.818 85 37 21 1312 0.387 2.583 85 36 21 1213 0.419 2.385 84 36 20 1214 0.452 2.214 83 36 19 1115 0.484 2.067 82 35 19 1116 0.516 1.938 78 35 18 1017 0.548 1.824 77 33 18 1018 0.581 1.722 76 32 17 1019 0.613 1.632 76 31 17 1020 0.645 1.550 73 31 17 1021 0.677 1.476 69 30 17 1022 0.710 1.409 66 30 16 923 0.742 1.348 63 28 16 924 0.774 1.292 63 28 15 925 0.806 1.240 60 28 15 926 0.839 1.192 60 26 15 827 0.871 1.148 59 26 15 828 0.903 1.107 58 25 14 829 0.935 1.069 56 22 13 830 0.968 1.033 55 20 12 7

Intervalo de Duración

Tabla de intensidades máximas (mm/hr)

Tabla de análisis de

frecuencias de

intensidades máximas

(mm/h) para diferentes

tiempos de duración

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Construir las curvas intensidad – duración- periodo de retorno (IDT)Según los pasos siguientes:• Trazar los ejes coordenados: en el eje X, colocar las

duraciones (min) mientras que en el eje Y, colocar los valores de las intensidades (mm/hr).

• Para un periodo de retorno T (en años ubicar los pares (duración, intensidad), para ese periodo de retorno T.

• Trazar una curva que una los puntos (duración, intensidad).• Repetir los dos últimos pasos para otros valores de T.

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Curvas intensidad-duración (idf)

• Características:– intensidad de tormenta

disminuye con duración.

– intensidad aumenta cuando aumenta Tr.

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Curvas intensidad-frecuencia-duración

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Donde:i : intensidad (mm/h)Tr: período de retorno

(años)d: duración (min)k, c, d, n : parámetros

Ecuación general para curvas idf

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Trabajo Practico

De las siguientes bandas Pluviograma, graficar:• Hietograma.• Intensidades máximas. Luego corroborar el trabajo con el programa Hidroesta.

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